Metropolia Ammattikorkeakoulu

Automaatiotekniikan koulutusohjelma

Juuso Tölli

Automaation PC-laitteiden ympäristöolosuhteet

paperitehtaassa

Insinöörityö 19.4.2010

Ohjaaja: tekninen asiantuntija Matti Koski

Ohjaava opettaja: lehtori Kai Virta

Metropolia Ammattikorkeakoulu Insinöörityön tiivistelmä

Tekijä

Otsikko

Sivumäärä

Aika

Juuso Tölli

Automaation PC-laitteiden ympäristöolosuhteet paperitehtaassa

50 sivua

19.4.2010

Koulutusohjelma automaatiotekniikka

Tutkinto insinööri (AMK)

Ohjaaja

Ohjaava opettaja

tekninen asiantuntija Matti Koski

lehtori Kai Virta

Tällä insinöörityöllä aloitettiin selvitystyö, jonka lopullisena tuloksena tulee olemaan

automaation PC-laitteiden mahdollinen keskittäminen IT-konehuoneisiin ja nykyisten sähkö-

ja ristikytkentätilojen olosuhteiden parantaminen nykyajan vaatimusten mukaisiksi SAPPI

Finland I Oy:n paperitehtaalla Lohjalla. Työssä selvitettiin standardien ja laitetoimittajien

asettamat vaatimukset automaation PC-laitteiden ympäristöolosuhteille. Lisäksi tehtiin osassa

tehtaan sähkö- ja ristikytkentätiloissa empiirisenä tutkimuksena ympäristöolosuhteiden

nykytilan kartoitus sekä PC-laitteiden listaus ja kriittisyyden arviointi.

Tietoa etsittiin pääasiassa Internet-lähteistä, standardeista, automaatiojärjestelmien

suurimmilta laitetoimittajilta ABB, Honeywell ja Metso sekä PC-laitetoimittajalta HP. Tietoa

kerättiin paljon myös useilta SAPPI Kirkniemen työntekijöiltä sekä kirjallisuudesta.

Nykyaikaiset automaation PC-laitteet ovat herkkiä laitteita, ja niille vaaditaan tietyt

ympäristöolosuhteet, että ne toimivat luotettavasti koko suunnitellun elinajan.

Ympäristöolosuhteet määritellään automaatiojärjestelmätoimittajien toimesta yleisesti

standardin IEC 721-3-3 mukaan. Tärkeimpiä ympäristöolosuhteita automaation PC-laitteille

ovat lämpötila 21 ºC, suhteellinen kosteus 40 % ± 5 % ja ilman puhtaus mekaanisesti ja

kemiallisesti aktiivisista saasteista. Muita tärkeitä olosuhdevaatimuksia ovat sähkön saannin

varmistaminen, paloturvallisuus, huoneen yleinen siisteys, ulkopuolisten pääsyn estäminen

tiloihin sekä tietoturva. Ympäristöolosuhteet taulukoitiin laitetoimittajien mukaan. Taulukosta

nähdään suoraan tärkeimmät olosuhdevaatimukset kyseisen laitetoimittajan PC-laitteille.

Suurimpia ympäristöolosuhdeongelmia ovat liian suuri lämpötila ja korroosiota aiheuttavat

kemialliset kaasut. Lämpötilaongelman aiheuttaa yleensä alimitoitettu ilmastointi. Paperin

valmistusprosessissa muodostuu kemiallisesti aktiivisia kaasuja, jotka aiheuttavat korroosiota.

Näitä vastaan suojaudutaan mekaanisia ja kemiallisia suodattimia käyttämällä.

Jokaisesta tutkimukseen kuuluneesta sähkö- ja ristikytkentätilasta tehtiin ympäristö-

olosuhteista kertova huonekortti sekä automaation PC-laitteet ja niiden kriittisyydet kertova

konekortti. Näitä kortteja voidaan selvitystyön seuraavassa osassa käyttää hyödyksi, kun

selvitetään, mitkä tietokoneet mahdollisesti tulisi keskittää IT-konehuoneisiin ja missä tiloissa

ympäristöolosuhteita pitäisi parantaa.

Hakusanat ympäristöolosuhteet, automaation PC-laitteet, lämpötila, kosteus,

korroosio, mekaaninen ja kemiallinen suodatus

Helsinki Metropolia University of Applied Sciences Abstract

Author

Title

Number of Pages

Date

Juuso Tölli

Environmental conditions of automation PC devices in a paper mill

50 pages

19 April 2010

Degree Program Automation Technology

Degree Bachelor of Engineering

Instructor

Supervisor

Matti Koski, Technical Specialist

Kai Virta, Principal Lecturer

This final year project was made for a paper mill of SAPPI Finland I Oy located in Lohja.

This was the first part of an inquiry which aims at centralizing automation PC devices in

the IT machine rooms and improving the conditions in present electric rooms. This project

studied the environmental condition requirements for PC devices set by the standards and

device suppliers of automation systems.

Information was collected mainly from many different Internet sources and standards as

well as from the biggest suppliers of automation systems, ABB, Honeywell, and Metso

and the PC supplier HP. A lot of information was also gleaned from many employees of

SAPPI and from literature.

Modern PC devices used in automation are susceptible devices and certain environmen-

tal conditions are required so that they will work reliably for the whole designed life

time. Environmental conditions are defined commonly according to the standard IEC

721-3-3. The most important environmental conditions are a temperature of 21 ºC, a rel-

ative humidity of 40 % ± 5 % and purity of air from mechanically and chemically active

substances. Other important requirements are assurance of electric supply, fire safety,

tidiness of the room, prevention of unauthorized access, and data security. Environmen-

tal conditions were tabulated according to device suppliers. The most important re-

quirements for a particular supplier’s device are seen straight from the table.

The biggest problems with the environmental conditions are too high temperature and

chemical gases which inflicts on corrosion. Temperature problem is usually because of

undersized air conditioning. Paper manufacturing process develops chemically active

gases which inflict corrosion. Mechanical and chemical filters are used as protection

against corrosion.

Room and machine cards were made for each electric room studied in this project. The

room card tells the general environmental conditions of the room, and the machine card

tells what automation PC devices are in a room and what their criticality regarding pro-

duction is. These cards can be used in the second part of the inquiry to explore which

computers should be centralized in IT machine rooms and where the environmental con-

ditions should be improved.

Keywords environmental conditions, automation PC-devices, temperature,

humidity, corrosion, mechanical and chemical filtering

Sisällys

Tiivistelmä

Abstract

1 Johdanto 6

2 Automaation PC-laitteiden vaatimat ympäristöolosuhteet 7

2.1 IEC 721-3-3 7 2.2 Ympäristöluokitukset standardin IEC 721-3-3 mukaan 8 2.3 Lämpötila ja suhteellinen kosteus 10 2.4 Ilmastointi 10 2.5 Paloturvallisuus 12

2.6 Muita vaatimuksia 12

3 Suodatukset 15

3.1 Mekaaninen suodatus 15

3.2 Kemiallinen suodatus 16

4 Korroosio ja sen hallinta 18

4.1 Korroosio 18 4.2 Ilmanlaadun mittaaminen 21 4.2.1 Yleistä 21

4.2.2 Kaasun pitoisuuden mittaus huoneilmasta 22 4.2.3 Reaktiivisuuden seuranta 22

4.2.4 Reaaliaikainen korroosiomittaus 23 4.3 Korroosionhallinta 23

4.3.1 Saastelähteiden hallinta 24 4.3.2 Ilmanvaihdon hallinta 24

4.3.3 Saasteiden poistaminen 24

5 Tilanne tehtaalla 25

5.1 Yleistä 25 5.2 Tehtaan yleisimpien järjestelmätoimittajien tilavaatimukset 26 5.3 Sähkö- ja ristikytkentätilojen nykyiset ympäristöolosuhteet 28 5.3.1 Lämpötila 28 5.3.2 Ongelmat lämpötilan ja korroosion kanssa 29

5.3.3 Ilmastointi 30 5.3.4 Kemialliset ja mekaaniset suodattimet tehtaalla 31 5.3.5 Suodattimien ennakkohuollot 33 5.3.6 Muut ympäristöolosuhteet 34 5.4 Muita huomioita kierrokselta 36

5.5 Konekannan kartoitus 37

6 Yhteenveto 38

Lähteet 40

Liitteet

Liite 1: Nykytilan selvittämisessä käytetty dokumentti 42

Liite 2: Huonekortin pohja 43

Liite 3: Konekortin pohja 44

Liite 4: Korroosion aiheuttama syöpyminen 45

Liite 5: Kemiallisen suodattimen elinikäanalyysin tulokset 46

Liite 6: OnGuard 3000 -mittalaitteen mittaustulokset 48

Liite 7: Automaation PC-laitteita ja niiden kriittisyyksiä 50

6

1 Johdanto

Tämä automaation PC-laitteiden ympäristöolosuhteiden selvitystyö tehtiin SAPPI

Finland I Oy:n Kirkniemen paperitehtaalle. Työn lähtökohtana oli automaation PC-

pohjaisten laitteiden mahdollinen keskittäminen IT-konehuoneisiin. Tehtaalla olevissa

sähkö- ja ristikytkentätiloissa ei helposti kyetä saavuttamaan ympäristöolosuhteita, jotka

nykyiset PC-tasoon perustuvat automaatiolaitteet vaativat. Suurimpia ongelmia ovat

sopivan lämpötilan ylläpitäminen sekä riittävän ilmanlaadun takaaminen. Eräs ratkaisu

riskinhallinnan kannalta olisi keskittää laitteet IT-konehuoneisiin, joissa vaadittavat

olosuhteet on helpompi ylläpitää.

Työhön kuului selvitys siitä, millaiset olosuhteet PC-pohjaisille laitteille vaaditaan

ympäristön ja riskinhallinnan kannalta. Toinen osa työtä oli konekannan kartoitus, jossa

selvitettiin automaation PC-laitteiden määrä osassa tehtaan sähkö- ja

ristikytkentätiloissa. Tähän kuului myös arviointi koneiden kriittisyydestä ja riskeistä

tuotannon kannalta. Tiloissa tehtiin myös arviointia niiden nykytilasta.

Työn tavoitteena oli selvittää, mitkä ovat ympäristöolosuhdevaatimukset nykypäivän

automaation PC-laitteille lakien, standardien ja laitetoimittajien mukaan. Lisäksi

haluttiin aloittaa selvitystyön ensimmäinen osa, jonka perusteella voidaan valita, mitkä

alueet ovat kriittisiä ja mitä koneita mahdollisesti pitäisi siirtää.

SAPPI Finland I Oy kuuluu eteläafrikkalaiseen SAPPI Limited -konserniin, alkujaan

South African Pulp and Paper Industries Limited. SAPPI Limitedin tuotteisiin kuuluvat

päällystetty hienopaperi, päällystämätön graafinen paperi ja toimistopaperi sekä

erikoispaperit. [1]

Lohjalla sijaitsevassa Kirkniemen tehtaassa valmistetaan päällystettyä painopaperia

kolmella paperikoneella, joiden yhteiskapasiteetti on n. 730 000 tonnia vuodessa.

Tuotannosta menee vientiin noin 90 %. Kirkniemen tehtaassa valmistettua paperia

käytetään korkeatasoisissa kuukausittain ilmestyvissä aikakauslehdissä, asiakaslehdissä,

viikoittain ilmestyvissä uutislehdissä ja laadukkaissa mainosluetteloissa. [1]

7

2 Automaation PC-laitteiden vaatimat ympäristöolosuhteet

2.1 IEC 721-3-3

Automaatiojärjestelmien asennusten ympäristövaatimuksissa on yleisesti hyvin pitkälle

käytetty ja sovellettu standardia IEC 721 [2]. Standardin kolmannessa osassa, IEC 721-

3-3, määritellään luokat ilmastollisille olosuhteille, erityisille ilmastollisille olosuhteille,

biologisille olosuhteille, kemiallisesti aktiivisille aineille, mekaanisesti aktiivisille

aineille ja mekaanisille olosuhteille. Tämän standardin suomenkielinen versio on SFS-

EN 60721-3-3, Ympäristöolosuhteiden luokitus. Osa 3: Ympäristötekijöiden

olosuhderyhmien ja niiden rasitusasteiden luokitus. Luku 3: Kiinteä asennus säältä

suojatuissa tiloissa. [3, s. 1 ja 5]

Ilmastolliset olosuhteet kattavat olosuhteet säältä suojatussa tilassa ottaen huomioon

kaikki mahdollisesti vaikuttavat parametrit, kuten ilman lämpötilan ja kosteuden,

lämpötilan muutosnopeuden, ilmanpaineen, kondensoitumisen jne. [3, s. 6].

Ilmastolliset erityisolosuhteet määritellään erityisten ympäristötekijöiden esiintymisen

perusteella. Näitä voivat olla lämpösäteily, ympäröivän ilman liike, vesi (muu kuin

sadevesi), korkea ilmanlämpötila ja matala ilmanpaine. [3, s. 6]

Biologisille olosuhteille on määritelty yleisimpiä tekijöitä, joita voivat olla home, sienet

ja muu kasvusto, sekä jyrsijät, termiitit ja muu eläimistö. Kemiallisesti aktiivisten

aineiden luokitus määrittelee yleisimpien haitallisten kaasujen esiintymisen.

Mekaanisesti aktiivisten aineiden luokitus taas määrittelee hiekan ja pölyn

esiintymistason. [3, s. 6-7]

Lisäksi määritellään vielä mekaaniset olosuhteet, jotka käsittävät sinimuotoisen

jatkuvan tärinän sekä epäjatkuvan tärinän, kuten iskut. Satunnaisvärähtelyä ei ole

huomioitu standardissa IEC 721-3-3 ja SFS-EN 60721-3-3. [3, s. 7]

8

2.2 Ympäristöluokitukset standardin IEC 721-3-3 mukaan

Taulukosta 1 nähdään standardin IEC 721-3-3 tai SFS-EN 60721-3-3

ympäristöluokitukset. Luokka IE31 tarkoittaa ilmastoitua tilaa. Se käsittää valvomot ja

laitetilat, ristikytkentätilat sekä erityiset ATK-tilat. Monet automaation PC-laitteet,

kuten palvelimet, vaativat kuitenkin tiukemmat rajat lämpötilan ja kosteuden suhteen.

Ominaista luokan IE31 tiloille on

- lämpötilan ja kosteuden säätö ilmastoinnin avulla

- pieni ylipaineistus

- hiekan, pölyn ja kemiallisesti aktiivisten aineiden suodatus

- sijoitus paikkaan, jossa ei esiinny tärinää ja iskuja

- alhainen sähkömagneettisten häiriöiden ja käyttöjännitteen häiriöiden taso

- muut ympäristön aiheuttamat rasitukset laitteistolle ovat merkityksettömiä. [4, s.

4-5]

Luokka IE33 tarkoittaa lämpötilasäädettyä tilaa. Se käsittää sähkö- ja

moottorikeskustilat ja vastaavat. Ominaista luokan IE33 tiloille on

- lämpötilan säätö

- hiekan ja pölyn suodatus

- sijoitus paikkaan, joissa esiintyy vain kohtuullisissa määrin tärinää ja iskuja

- kohtuullinen sähkömagneettisten häiriöiden ja käyttöjännitteen häiriöiden taso

- siedettävä kemiallisesti aktiivisien aineiden taso. [4, s. 6]

Luokka IE35 tarkoittaa lämmitettyä tilaa. Se käsittää tavalliset prosessitilat. Ominaista

luokan IE35 tiloille on

- lämpötilan ja kosteuden satunnainen vaihtelu

- hiekan, pölyn ja kemiallisesti aktiivisten aineiden mahdollinen esiintyminen

- epäsuoran tärinän ja iskujen välittyminen laitteisiin

- sähkömagneettisten häiriöiden ja käyttöjänniteen häiriöiden mahdollinen

esiintyminen

- puhtaus biologisista ympäristörasituksista. [4, s. 6]

9

Tiloihin, jotka täyttävät luokan IE31, voidaan sijoittaa laitteita ilman erityisiä

toimenpiteitä. Luokan IE33 tai IE35 täyttäviin tiloihin sijoitettavat laitteet vaativat

erityistoimenpiteitä vaativia olosuhteita vastaan suojautumisessa, kuten kotelointia,

puhaltimia, jäähdyttimiä ym. [4, s. 7]

Taulukko 1. Ympäristöluokitustaulukko. [Muokattu lähteestä 4, s. 9].

10

2.3 Lämpötila ja suhteellinen kosteus

Automaation PC-laitteita sisältävän sähkö- tai ristikytkentätilan ilman lämpötilan tulee

olla 21 °C ja ilman suhteellisen kosteuden 40 % ± 5 % (kondensoitumaton) [4, s. 9].

Laitteet eivät saa olla alttiina jatkuvalle auringon valolle [5, s. 37]. Lämpötilalle ja

suhteelliselle kosteudelle on olemassa useita erilaisia ohjearvoja eri lähteistä.

Taulukossa 2 on muutamien eri lähteiden antamat suositukset kyseisille parametreille.

Taulukko 2. Lämpötilan ja suhteellisen kosteuden (kondensoitumaton) ohjearvoja.

[Koostettu lähteistä 2; 4, s. 9; 5, s. 37; 6, s. 6; 7, s. 3; 8, s.2].

SAPPI 22 °C

ABB 10-35 °C, 10-90 % kondensoitumaton

Honeywell

15-30 °C, suositus 21 °C, 10-75 %, suositus 40 % ± 5 %

Vaativat laitteet, kuten serverit 20-25 °C, 20-70 %

Metso 15-30 °C, 10-75 %

HP 10-35 °C, 10-90 %

Kojacool Oy 22 °C ± 1 °C, 50 % ± 5 %

2.4 Ilmastointi

Ilmastointilaitteita ei saa sijoittaa sähkötiloihin [9, s. 4]. Normaalisti ilmastointikojeet

sijoitetaan erillisiin niille suunniteltuihin ilmastointikonehuoneisiin [10].

Tilojen ilmastointi tulee toteuttaa siten, että saavutetaan 20-40 Pa ylipaine. Ylipaineen

saavuttaminen on tärkeää suojautumisessa syövyttäviä kaasuja sekä muita ilman

epäpuhtauksia vastaan. [9, s. 5] Ylipaine toteutetaan tuloilman avulla ja suositusarvo on

20 Pa. Tuloilman virtausmäärä on minimoitava. [6, s. 4]

Tuloilman tulee olla puhdasta. Siinä ei saa olla pölyä, syövyttäviä kaasuja eikä

hiilipölyä. [2; 9, s. 5] Tuloilma suodatetaan sekä mekaanisesti että kemiallisesti, lisäksi

kiertoilma suodatetaan mekaanisesti. Kiertoilman oletetaan olevan puhdasta

kemiallisesti aktiivisista aineista. [10] Ilmanlaadun kannalta on tärkeää, mistä ilma

otetaan. Esimerkiksi lastauspaikoilla pölisee paljon ja mekaaniset suodattimet menevät

helposti tukkoon. Ongelmia esiintyy myös keväisin, kun hiekkoja harjataan pois

kaduilta. [11]

11

Luvussa 4 määriteltävien ympäristöluokitusten perusteella valitaan suositeltavat

ilmastointi- ja suodatusjärjestelmät sähkö- ja ristikytkentätiloille. Nämä menetelmät

ovat listattuna alla olevassa taulukossa 3. Taulukosta havaitaan, että

paperiteollisuudessa tulee käyttää sekä mekaanista että kemiallista suodatusta.

Ilmastointijärjestelminä voidaan käyttää ylipainejärjestelmää, kierrätysilmajäähdytystä

tai tilaan sijoitettua erillistä jäähdytystä.

Taulukko 3. Ympäristöluokitusten mukaiset sähkö- ja ristikytkentätilojen suositeltavat

ilmastointi- ja suodatusjärjestelmät. [Koostettu lähteestä 9, s. 7-8].

Luokka Suositeltavat ilmastointi- ja suodatusjärjestelmät eri ympäristöluokille:

G1 Koneellinen ilmanvaihto/ilmastointi tai tuuletus. Hiukkassuodatus käyttövarmuusvaatimusten mukaisesti. Ei kemiallista suodatusta. Ilmas-tointijärjestelmät 1-5.

G2 Koneellinen ilmanvaihto/ilmastointi. Hiukkassuodatus ja harkinnanvaraisesti kemiallinen suodatus tai varautuminen siihen. Ilmas-tointijärjestelmät 2-5.

G3 Koneellinen ilmanvaihto/ilmastointi. Hiukkassuodatus ja kemiallinen suodatus. Ilmastointijärjestelmät 3-5.

GX Koneellinen ilmastointi. Hiukkassuodatus ja kemiallinen suodatus, suositellaan sekä ylipainetta että kierrätysilmaa. Ilmastointijärjestelmät 4-5.

LVI-ohjekortin LVI 30-10236 mukaiset sähkötilojen ilmastointijärjestelmät:

1 Painovoimainen ilmanvaihto

2 Koneellinen tuuletus

3 Ylipainejärjestelmä

4 Kierrätysilmajäähdytys

5 Tilaan sijoitettu erillinen jäähdytys

Korotettu lattiajärjestelmä mahdollistaa edellisiä joustavamman

jäähdytysmahdollisuuden. Tietokonekaapit ja -räkit sijoitetaan siten, että joka toisesta

käytävästä muodostuu kylmä ja joka toisesta kuuma käytävä. Kuvassa 1 on esitettynä

tällaisen järjestelmän periaate. Kylmällä käytävällä räkit laitetaan etupuolet vastakkain

ja kuumalla käytävällä kaapit ovat selät vastakkain. Kylmällä käytävällä on lattialla

aukkoja, joista kiertoilma suunnataan puhaltamaan kaappeihin ja räkkeihin päin. Ilma

menee kaappien läpi ja tulee niiden takapuolelle kuumalle käytävälle. Kuumalla

käytävällä ei ole tuuletusaukkoja lattiassa, jotta kylmä ja kuuma ilma eivät sekoitu

keskenään. [12, s. 13]

12

Kuva 1. Korotetun lattian avulla saadaan joustavampi jäähdytys. [12, s. 13]

2.5 Paloturvallisuus

Sähkö- ja ristikytkentätiloissa tulee ottaa huomioon paloturvallisuus. Jos mahdollista,

sähkötilat osastoidaan omiksi palo-osastoikseen. Kaapeliläpiviennit tulee tiivistää

palamattomalla materiaalilla. Tämä on tärkeää myös ylipaineen saavuttamiseksi.

Rakenteiden tulee olla palonkestoajaltaan riittävät. Paloilmaisinmenetelmänä on hyvä

käyttää savuilmaisimia. Lämpöilmaisin ei yleensä nopeuta palon havaitsemista

prosessiteollisuudessa. Sähkö- ja ristikytkentätiloissa on oltava alkusammutuskalustona

jauhesammutin. Aroissa tiloissa voidaan käyttää myös CO2-sammuttimia tai

inerttikaasuja, mutta jauhesammutin tulee olla silti käytettävissä. Automaattisena

sammutuslaitteistona voidaan käyttää joko hiilidioksidi- ja inerttikaasuja tai

vesisprinkleriä. Sammutuslaitteiston toimiessa ilmastoinnin on pysähdyttävä. [9, s. 3-4]

2.6 Muita vaatimuksia

Sähkö- ja ristikytkentätilojen ovet on oltava lukittuina ja avain saa olla vain

asiaankuuluvalla henkilökunnalla. Jos käytössä on sähkölukko, ovikoodin jakaminen

tulee olla tiukasti valvottua ja se vaihdetaan säännöllisesti. [13, s. 2]

13

Kaikki automaation PC-laitteet tulee varmistaa UPS-syötöllä. UPS (Uninterruptible

Power Supply) tarkoittaa keskeytymätöntä teholähdettä. Sillä suojaudutaan lyhyitä

sähkökatkoksia ja syöttöjännitteen epätasaisuuksia vastaan, ja se sallii kontrolloidut

automaatiojärjestelmien alasajot pidemmissä sähkökatkotilanteissa. UPS täytyy olla

liitettynä automaatiojärjestelmään alasajon mahdollistamiseksi ennen täydellistä sähkön

menettämistä. [13, s. 2-3] UPS-laitteen varakäyntiaika sähkökatkossa riippuu akuston

koosta, kunnosta ja kuormituksesta. Akusto testataan yleensä vuoden välein.

Varakäyntiaika vaihtelee noin 20 minuutista 10 tuntiin. Keskimäärin varakäyntiaika

pyritään pitämään noin puolesta tunnista tuntiin. [14]

Sähkö- ja ristikytkentätilojen tulee olla yleisesti siistejä. Lattiat ja pöydät eivät saa olla

pölyisiä, eikä niillä saa olla ylimääräisiä tavaroita. Sähkö- ja ristikytkentätilat eivät ole

varastoja. [15, s. 16] Pölyt tulee pyyhkiä säännöllisesti lattioilta, pöydiltä ja laitteiden

pinnoilta. Tilojen yleinen siisteys vähentää osaltaan myös huollon tarvetta. [4, s. 7]

Sähkötilojen siisteydessä tulee ottaa huomioon tulipalon vaara. Palonarat materiaalit ja

esineet tulisi sijoittaa siten, etteivät ne syty helposti. [15, s 16]

Tietoturvan merkitys liiketoiminnan suojaamisessa on elintärkeää. Se on yksi osuus

takaamassa paperiteollisuudessa vaadittavaa korkeaa käytettävyyttä. Automaation PC-

laitteiden tietoturvan kannalta tärkeitä asioita ovat

- käyttöjärjestelmien koventaminen ja päivitykset

- asianmukaisen virustorjuntaohjelmiston käyttö

- verkkoarkkitehtuurin tietoturvallisuus

- etäyhteyksien tietoturvallisuus

- tietoturvatietämyksen parantaminen

- seuranta, kehitys ja ylläpito, kuten tietoturvauhkien ja -päivityksien seuranta

- virustorjuntaohjelmiston päivitysten seuranta. [16, s. 16 ja 23]

Kuvassa 2 on esitetty tietoturvallinen automaatiojärjestelmä. Automaatioverkkoon

kuuluu DMZ-alue eli demilitarisoitu alue, jossa olevan reititin / palomuurin kautta

menevät kaikki yhteydet eri verkkojen välillä. Tällä tavalla voidaan kontrolloida

esimerkiksi automaatiotoimittajan etäyhteyttä automaatioverkkoon.

14

Prosessinohjausverkosta syötetään tarvittava data DMZ-alueen palomuurien kautta

palvelimille. Automaatiotoimittajalla on yhteys DMZ-alueen palomuurien kautta

palvelimille, joihin tarvittava data on syötetty. Kaikki yhteydet ovat kahdennettuja,

jonka avulla parannetaan järjestelmän luotettavuutta.

Kuva 2. Esimerkki tietoturvallisesta automaatiojärjestelmästä. [16, s. 18]

15

3 Suodatukset

3.1 Mekaaninen suodatus

Kaikissa sähkö- ja ristikytkentätiloissa tulee olla mekaaninen suodatus sekä tulo- että

kiertoilmassa riittävän ilman puhtauden takaamiseksi [9, s. 5]. Suodatus mekaanisesti

aktiivisia aineita vastaan voidaan toteuttaa kuitusuodattimella, sähköisesti aktivoidulla

kuitusuodattimella tai sähkösuodattimella. Kuitusuodatin on kuitumateriaalista, kuten

lasikuitu- tai selluloosamateriaalista, valmistettu suodatin. Se erottaa hiukkaset

pelkästään mekaanisten vaikutusten avulla. Sähköisesti aktivoitu suodatin on

valmistettu polymeerikuidusta, ja sillä on sähköinen varaus, mikä lisää merkittävästi

erotuskykyä. Sähkösuodatin erottaa hiukkaset sähkökentän avulla. Sen etuna on avoin

rakenne, josta syystä virtausvastus on pienempi. [17, s. 2]

On olemassa karkeita ja hienoja mekaanisia suodattimia. Ne on jaettu yhdeksäksi eri

suodatintyypiksi niiden erotuskyvyn ja painehäviön mukaan. Eniten käytössä oleva

suodatintyyppi on EU7-tyypin suodatin. Taulukossa 4 on listattu eri suodatintyypit ja

niiden erotuskyvyt. [17, s. 6]

Taulukko 4. Suodatintyypit ja niiden erotuskyvyt. [17, s. 6]

Suodattimet eivät aina toimi odotetusti. Oikeanlaisen suodattimen valitseminen voi olla

ongelmallista. Ongelmia suodattimien valinnassa aiheutuu joskus hieman

harhaanjohtavien suodatinluokituksien sekä niiden ”väärinkäytön” takia. [17, s. 8]

16

3.2 Kemiallinen suodatus

Mekaanisen suodatuksen lisäksi käytetään usein kemiallista suodatusta

ympäristöolosuhteista riippuen. Kemiallisella suodatuksella estetään syövyttävien,

pahanhajuisten tai myrkyllisten kaasujen pääsy sisäilmaan ja siten suojaudutaan niiden

aiheuttamia ongelmia vastaan ihmisten terveydelle, elektronisille laitteille,

tuotantoprosesseille tai tuotteille. [18]

LVI-ohjekortissa LVI 31-10237 annetaan ohjeet kemiallisten suodattimien valinnalle.

Kemiallisten suodattimien valinnassa tulisi ottaa huomioon ainakin seuraavat asiat:

- Käytettävät suodatusmassat, jotka valitaan suodatettavien kaasujen perusteella.

On tärkeää tunnistaa suodatettavat kaasut, koska eri suodatusmassat tehoavat

parhaiten eri kaasuille.

- Keskimääräisten kaasupitoisuuksien perusteella lasketaan suodattimeen kertyvä

epäpuhtauksien määrä. Tämän perusteella lasketaan tarvittava

suodatinainemäärä, kun tunnetaan suodatusmassojen suodatuskapasiteetti

suodatettavien kaasujen suhteen.

- Massan tilavuus ja viipymä lasketaan suodatusmassan ominaispainon

perusteella. Viipymä on normaalisti teollisuusympäristössä n. 0,5 – 2 sekuntia.

[19, s. 2]

Suodatuksella pystytään tehokkaasti poistamaan kaikki kaasumaiset saasteet, jotka

voisivat vaikuttaa haitallisesti sähkölaitteisiin. Tyypillinen kemiallisen suodattimen

yksikkö sisältää kolme osaa. Ensimmäinen osa koostuu mekaanisesta esisuodattimesta,

joka estää pölyn ja muiden hiukkasten pääsyn kemialliseen suodattimeen. Se on tärkeää,

sillä muuten hiukkaset tukkisivat suodatusmassan huokoset ja heikentäisivät kemiallisen

suodatuksen tehoa. Varsinainen kemiallinen suodatin on seuraava osa. Yksi

suodatinkenno voi sisältää sekoituksen useista erilaisista suodatusmassoista. Näin

voidaan suojautua useita eri kaasuja vastaan. Eri kaasujen sitomiseen vaaditaan siis

erilainen suodatusmassa. Taulukossa 5 on esimerkki kemiallisen suodatinkennon

suodatusmassojen sekoitussuhteista. Kemiallista suodatinta seuraa vielä yksi

mekaaninen loppusuodatin, joka estää kemiallisesta suodattimesta irtoavan pölyn

17

kulkeutumisen ilmastoitavaan tilaan. [19, s. 2; 20, s. 8-10] Tämä on erityisen suuri

ongelma heti kemiallisen suodatusmassan vaihdon jälkeen [10]. Suodatusmassat

koostuvat normaalisti erilaisista aktiivihiilistä tai alumiinioksideista [18].

Kemiallisia suodattimia on olemassa moniin eri tarkoituksiin. Niitä on saatavilla niin

pienille, keskisuurille kuin suurillekin kaasupitoisuuksille. Myös huoneen

kierrätysilmalle on saatavilla kemiallinen suodatus, jolloin kaasupitoisuus saadaan

pienennettyä erittäin matalalle tasolle ja voidaan varmistua sen pysyminen siellä. [20, s.

8]

Kemiallisen suodattimien korkeiden vaatimuksien takia on useamman eri

suodatusmassan käyttö usein tarpeellista. Vaikka onkin suositeltua käyttää eri

suodatusmassoja eri suodatinkennossa, ei se useinkaan ole mahdollista. Tämän takia

käytetään suodatusmassojen sekoitusta riittävän kemiallisen suodatuksen aikaan

saamiseksi. Taulukossa 5 on esimerkki eri suodatusmassojen käytöstä yhdessä

suodatinkennossa erilaisia kaasuja vastaan. Taulukko on testitulos tehdystä testistä

saasteiden 99,5 % poistotehokkuuden saavuttamiseksi eri kaasuja vastaan. Tuloksista

näkyvät käytettävä suodatusmassa ja sen massan osuus suodatinkennossa eri kaasuja

vastaan. [20, s. 10]

Taulukko 5. 99,5 %:n poistotehokkuuden läpimurtotulokset suodatusmassojen

kapasiteetin testauksessa. [20, s. 10]

18

4 Korroosio ja sen hallinta

4.1 Korroosio

Ilman metallipintoja syövyttävät tai korroosiota aiheuttavat ominaisuudet voidaan

luokitella standardin ISA-S71.04-1985 mukaan neljään eri ryhmään:

- Luokka G1 on suopea eikä aiheuta ongelmia sähkölaitteille.

- Luokka G2 on kohtalainen ja ongelmia saattaa esiintyä.

- Luokka G3 on ankara ja ongelmia on suurella todennäköisyydellä.

- Luokka GX on erittäin ankara ja vaatii erityistoimenpiteitä. [9, s. 7]

Taulukon 6 mukaan SAPPI Kirkniemen tehtaalla toimitaan ilmastollisten olosuhteiden

suhteen ankarissa ja erittäin ankarissa olosuhteissa. Tapaukset massanvalmistus +

paperitehdas sekä jätevedenpuhdistamot ovat luokissa G3 ja GX.

Korroosio on kemiallinen reaktio, jonka aiheuttajana ovat pääasiassa kaasumaiset

saasteet. Kiihdyttävänä tekijänä korroosiolle on usein lämpötila ja erityisesti kosteus.

Alle 50 %:n suhteellisessa kosteudessa ei korroosiota yleensä esiinny. Yli 50 %:n

suhteellinen kosteus kiihdyttää korroosiota ja 10 %:n kosteuden nousu siirtää kyseisen

tilan ympäristöluokituksessa seuraavaan kovempaan luokkaan, esimerkiksi luokasta G2

kohtalaiset olosuhteet luokkaan G3 ankarat olosuhteet. [4, s. 5] Yli 80 %:n

suhteellisessa kosteudessa korroosiota esiintyy, vaikka muita ilmansaasteita ei olisikaan

[20, s. 1]. Toisaalta liian kuiva ilma aiheuttaa myös ongelmia [4, s. 5].

19

Taulukko 6. Syövyttävien kaasujen esiintyminen eri ympäristöissä. [9, s. 9]

Kuvassa 3 nähdään, kuinka kastumisaika vaikuttaa korroosioon ilman

epäpuhtauspitoisuuden funktiona. P1...P5 tarkoittavat ilman puhtausluokkaa, P5:n

ollessa likaisin. τ1... τ6 tarkoittavat ISO 9223:n määrittämiä TOW-

kastumisaikaluokituksia. Suurin osa tavanomaisesta teollisuudesta osuu luokkaan G2,

kohtalainen, mutta paperiteollisuus kuuluu G3- ja GX-luokkien mukaan vahvasti

saastuneeseen teollisuuteen. [21, s. 90-91]

20

Kuva 3. Korrosiivisuusluokittelu kastumisajan ja ilman epäpuhtauspitoisuuden

funktiona. [21, s. 90]

Paperiteollisuudessa esiintyy yleensä kahdenlaista korroosiota. Toisessa korroosion

seurauksena metallipinnalle voi erilaisina kemiallisten reaktioiden tuotteina kasvaa

metallien mikroskooppisia kiteitä. Yleisessä korroosiossa taas syövyttävät kaasut

reagoivat metallin kanssa ja muodostavat ei-johtavia suoloja. Kun korroosio jatkuu, se

muodostaa eristäviä kerroksia virtapiiriin, joka voi johtaa ylilämpenemiseen tai

oikosulkuun. Myös syöpymistä voi esiintyä. Korroosio aiheuttaa häiriöitä

kosketuspisteessä kuparille, hopealle tai niiden sekoituksille. Tilassa olevien

olosuhteiden ankaruus ratkaisee, kuinka nopeasti korroosiota muodostuu ja miten se

häiritsee virran kulkemista. [20, s. 1 ja 3]

21

Ongelmana on, ettei tiedetä, mitkä kaasut korroosiota aiheuttavat. On myös mahdollista,

että korroosio on aiheutunut ainoastaan yhden päivän seurauksena, jolloin on ollut

esimerkiksi kemikaalivuoto tai muuten ankarat olosuhteet alueella. [10]

Paperiteollisuudessa yleisesti ongelmia aiheuttavia kaasuja ovat

- rikkivety H2S

- rikkidioksidi SO2

- kloori Cl2

- typen oksidit NOx

- fluorivety HF

- ammoniakki NH3

- otsoni O3. [9, s. 7; 20, s. 2]

Suurimmat ongelmien aiheuttajat ovat tyypillisesti happamat kaasut, kuten rikkivety,

rikkidioksidi, typen oksidit, kloori ja fluorivety. Ne ovat erittäin haitallisia jo pienilläkin

pitoisuuksilla, esimerkiksi vain 10 ppb:n pitoisuus klooria aiheuttaa samat vahingot kuin

25 000 ppb:n pitoisuus ammoniakkia. [20, s. 2]

4.2 Ilmanlaadun mittaaminen

4.2.1 Yleistä

Tämän päivän suurimmat ongelmat eivät ole siinä, ettei riittävää ilmanlaatua

saavutettaisi, vaan siinä, miten se voidaan mitata niin tarkasti, että voidaan osoittaa sen

täyttävän laatuvaatimukset. Ilmanlaadun mittaaminen on keskeistä, että voidaan

saavuttaa ja ylläpitää vaatimusten mukainen ilmanlaatu kaasumaisten ilmansaasteiden

suhteen. Mittaus voi myös tuottaa tärkeää lyhyen aikavälin tietoa saasteiden

aiheuttamien tapahtumien hallitsemiseksi ja vähentämiseksi. Tärkeimpiä ominaisuuksia

ilmanlaadun mittaamisessa ovat tarkkuus, hinta ja käytettävän menetelmän

monimutkaisuus. Tarkkuus on erityisen tärkeä, kun mitataan pieniä, vain muutamien

ppb:n pitoisuuksia tai mitattaessa ympäristöstä vain vähän eroavia pitoisuuksia. [20, s.

6]

22

Ilmanlaadun mittaamiselle on olemassa passiivisia tai aktiivisia

näytteenottomenetelmiä. Suora kaasun pitoisuuden mittaus huoneilmasta ja

reaaliaikainen korroosiomittaus ovat aktiivisia mittausmenetelmiä, ja reaktiivisuuden

mittaus on passiivinen näytteenottomenetelmä. Aktiivisen monitoroinnin etuna on

välitön palaute tapahtuvista muutoksista, joka onkin usein passiivisten

mittausmenetelmien esteenä. Niiden suurin puute onkin, etteivät ne pysty hankkimaan

jatkuvaa ympäristöolosuhdetietoa. [20, s. 6-7]

4.2.2 Kaasun pitoisuuden mittaus huoneilmasta

Yleisin menetelmä ilmanlaadun mittaamiselle sähkölaitteita sisältävissä tiloissa on suora

kaasun valvonta. Se on hyvä ja välitön indikaattori kaasun läsnäolon ja tason

määrittämiseksi. Tämä menetelmä on kuitenkin kallis eikä se ole luotettava

kaasupitoisuuksien vaihtuessa ajan myötä. [20, s. 6; 22, s. 3]

Suoralla kaasun valvonnalla voidaan mitata kuitenkin alhaisiakin kaasupitoisuuksia, ja

niitä on saatavilla monille eri kaasuille. Kemialliset saasteet voidaan siis mitata

nopeasti, tarkasti ja reaaliaikaisesti, mutta mittauksen tarkkuus riippuu huolellisesta

kalibroinnista, sopivasta huollosta ja oikeanlaisesta sovelluksesta. [23, s. 14.30]

4.2.3 Reaktiivisuuden seuranta

Reaktiivisuuden seuranta on luotettavin ilmanlaadun mittausmenetelmä. Kaasun

vaikutuksesta tarkoitukseen erityisesti valmistetulle metallipinnalle saadaan tulos, jota

analysoimalla saadaan tietoa, mistä kaasusta ja kuinka suuresta pitoisuudesta on kyse.

Reaktiivisuuden mittaus kupariliuskoilla on halvin mahdollinen mittari korroosion

mittaamiselle. 30-90 päivän välein vaihdettava kupariliuska tummuu, jos korroosiota

tapahtuu, ja näin varoittaa korroosiosta. [20, s. 6]

Kupariliuskoja tarkemmin analysoimalla voidaan hankkia kumulatiivista tietoa

reaktiivisuusasteesta sekä voidaan tehdä arvio pidemmän ajanjakson keskiarvo-

olosuhteista. Kupari ei kuitenkaan ole yksistään riittävän tarkka mittaamaan kaikkien

23

kaasujen olemassaoloa. Esimerkiksi klooria ei pystytä havaitsemaan kupariliuskoilla.

Tästä syystä on kupariliuskojen lisäksi otettu käyttöön myös hopealiuskoja, jotka myös

reagoivat tarkemmin pienempiin pitoisuuksiin. Hopealiuskan avulla saadaan tarkempi

kuva kokonaisreaktiivisuustasosta kohdeympäristössä. [20, s. 6]

Kupariliuskoille muodostuu sulfidi- ja oksidikalvot, ja ne havaitaan kuparisulfidina

Cu2S ja kuparioksidina Cu2O. Hopealiuskoille muodostuu sulfidi-, kloridi- ja

oksidikalvot, ja ne havaitaan hopeasulfidina Ag2S, hopeakloridina AgCl ja

hopeaoksidina Ag2O. Liuskojen analysoinnissa selvitetään kalvon tyyppi ja määrä sekä

sen suhteellinen osallistuminen korroosion muodostumisessa. Reaktiivisuutta

mittaamalla voidaan siis mahdollisesti selvittää korroosion aiheuttava kaasu. [20, s. 6-7]

4.2.4 Reaaliaikainen korroosiomittaus

Reaaliaikaisessa ilmanlaadun seurannassa käytetään hyväksi kvartsikidemikrobalanssia.

Menetelmä on tarkka ja luotettava. Sillä pystytään mittaamaan jopa 1 ppb:n pitoisuuden

muutokset. Laite mittaa korroosiota kumulatiivisesti sekä juuri sen hetkisenä korroosion

lisäyksenä. Käyttö tapahtuu erillisesti, ja dataa voidaan käsitellä tietokoneella

mittauksen jälkeen tai laite voidaan liittää automaatiojärjestelmään 4-20 mA:n viestillä.

Menetelmä on kustannustehokas ja käyttäjäystävällinen. Anturien huoltoikä on 4000

ångströmiä. Se on ideaalinen menetelmä tiloihin, joissa korroosio on ongelmana. [24;

25]

4.3 Korroosionhallinta

Kaasumaisten saasteiden hallinnassa käytetään yleisimmin yhtä tai useampia kolmesta

vaihtoehdosta. Nämä ovat saastelähteiden hallinta, ilmanvaihdon hallinta ja saasteiden

poistaminen. [20, s. 7]

24

4.3.1 Saastelähteiden hallinta

Ensimmäisenä menetelmänä tulisi aina käyttää saastelähteiden hallintaa. Poistamalla

lähteet, joista haitalliset saasteet tulevat, ehkäistään niiden tuleminen ongelmaksi

muualla. Paperiteollisuudessa saasteet tulevat kuitenkin valmistusprosessista, eikä tätä

menetelmää pystytä sen takia käyttämään. Muutamien viime vuosien aikana saasteiden

määrää on onnistuttu vähentämään, mutta silti ollaan kaukana turvallisista pitoisuuksista

automaation PC-laitteille. [20, s. 7]

4.3.2 Ilmanvaihdon hallinta

Seuraavana vaihtoehtona tulisi käyttää ilmanvaihdon hallintaa. Ideana on, että

ilmastoinnissa käytettävä ilma otetaan sellaisesta paikasta, jossa on puhdasta ilmaa.

Tällöin saastetaso voidaan saada laskettua hyväksyttävän kynnystason alapuolelle.

Useimmiten tämäkään menetelmä ei ole käyttökelpoinen paperiteollisuudessa, koska

ulkoilmakin on niin saastunutta, ettei se täytä vaadittavia ilmanlaadun kriteerejä. [20, s.

7]

4.3.3 Saasteiden poistaminen

Kun on selvää, etteivät saastelähteiden ja ilmanvaihdon hallinta ole riittäviä

varmistamaan vaatimusten mukaista ilmanlaatua, otetaan käyttöön saasteiden

poistaminen. Tärkeää tälle menetelmälle on tietää ja ymmärtää, mitä saasteita vastaan

menetelmää käytetään. Kaksi tärkeintä menetelmää ovat hiukkasten suodatus käyttäen

mekaanisia suodattimia ja kaasujen suodatus käyttäen kemiallisia suodattimia.

Suodattimista kerrottiin enemmän luvussa 3 kohdissa mekaaninen ja kemiallinen

suodatus. [20, s. 8]

25

5 Tilanne tehtaalla

5.1 Yleistä

Sappi Finland I Oy:n Kirkniemen tehtaalla suoritettiin ympäristöolosuhteiden nykytilan

tarkastelu empiirisenä tutkimuksena 17 sähkö- ja ristikytkentätilaan eri tehtaan

osastoilla. Jokaiselle tilalle tehtiin myös konekannan tarkastelu, jossa listattiin tilassa

olevat PC-laitteet sekä niiden kriittisyys tuotannon kannalta. Jokaisesta huoneesta

tehtiin automaation PC-laitteista luettelo eli konekortti, josta on esimerkkinä konekortin

pohja liitteessä 3. Lisäksi arvioitiin sähkö- ja ristikytkentätilojen ympäristöolosuhteiden

tämänhetkistä tilaa tehtaalla. Tarkasteltavia ympäristöolosuhteita olivat

- lämpötila

- ilmastoinnin toteutus

- ilmastointi-ilman jäähdytys/lämmitys

- ilmastoinnin mekaaninen ja kemiallinen suodatus

- suodattimien vaihto ja huolto

- huoneen ongelmat kesäisin/talvisin, korroosio, lämpötila

- ilmanlaadun seuranta, onko suodatus riittävä

- sähkön saanti

- paloturvallisuus

- siisteys

- kulunvalvonta, kulkuluvat

- ylipaineistus

- tietoturva

- tilasta olevat mittaukset automaatiojärjestelmässä.

Liitteessä 1 on dokumentti, jota käytettiin pohjana ympäristöolosuhteiden tarkasteluun

ja konekannan keräämiseen. Lisäksi liitteessä 2 on esimerkkinä huonekortin pohja,

jollainen tehtiin jokaisesta huoneesta tutkimuksen ja sen jälkeen tehtaan työntekijöiden

toimesta kerätyn aineiston perusteella.

26

5.2 Tehtaan yleisimpien järjestelmätoimittajien tilavaatimukset

Työhön kuului tärkeänä osana selvittää automaation PC-laitteiden suurimmilta

laitetoimittajilta, mitkä ovat vaatimukset heidän toimittamilleen PC-laitteille.

Selvityksessä kysyttiin kolmelta automaatiotoimittajalta, minkälaiset

ympäristöolosuhdevaatimukset heidän toimittamillaan automaation PC-laitteilla on.

Yritykset olivat ABB, Honeywell ja Metso. Lisäksi asiaa kysyttiin

tietokonelaitetoimittaja HP:lta.

Kyselystä selvisi, että ABB, Honeywell ja Metso käyttävät ja soveltavat

ympäristöolosuhteissa standardia IEC 721-3-3 [2; 4, s. 4; 7, s. 3]. Standardissa

määriteltävistä ympäristöluokituksista kerrottiin luvussa 2.1, ja asiaa selventää myös

taulukko 1, jossa on listattuna IE-luokkien vaatimuksia. Järjestelmätoimittajien

ympäristöolosuhdevaatimukset on listattuna taulukossa 7. Automaatioyritysten

antamissa vaatimustasoissa on pieniä eroja. ABB vaatii laitteilleen vähintään luokan

IE33 täyttävät ympäristöolosuhteet, poikkeuksena on lämpötila 10 – 35 ºC, suhteellinen

kosteus 10 – 90 % (kondensoitumaton) ja ilman epäpuhtauksia ei saa esiintyä

huoneilmassa [2]. ABB:lta ei saatu mitään dokumenttia tai ”standardia” vaatimuksista,

vaan tiedot saatiin sähköpostiviestinä.

Honeywellilla ja Metsolla on molemmilla omat ohjeensa, joissa on suoraan ilmoitettu,

minkälaiset olosuhteiden tulee olla standardin IEC 721-3-3 mukaan, ja lisäksi niissä

annetaan muitakin ohjeita laitteiden ympäristöolosuhdevaatimuksille. Honeywell ja

Metso vaativat laitteilleen ABB:tä tiukemmat olosuhteet eli luokan IE31 täyttävät

ympäristöolosuhteet. Poikkeuksena luokan IE31 säädöksistä Honeywell vaatii

tiukemman lämpötilan muutosnopeuden eli alle 6 ºC/h. Lisäksi Honeywell määrittää

tiukemmat lämpötilan ja suhteellisen kosteuden rajat automaation herkille PC-laitteille,

kuten palvelimille. Nämä rajat ovat lämpötilalle 20 - 25 ºC ja suhteelliselle kosteudelle

20 - 70 %. Juuri tällaisten nykyaikaisten automaation PC-laitteiden kanssa on ollutkin

ongelmia, ja sen takia voidaankin näitä olosuhderajoja pitää tärkeinä. [4, s. 5; 7, s. 3]

27

Taulukko 7. Joidenkin automaation PC-laitetoimittajien ympäristövaatimukset.

[Koostettu lähteistä 2; 4, s. 9; 5, s. 37-38; 7, s.3].

Ehkä hieman yllättäen PC-laitetoimittaja HP:n ympäristöolosuhdevaatimukset olivat

hyvin samankaltaiset ABB:n kanssa. Niiden asettamat lämpötilarajat olivat 10 - 35 ºC ja

suhteellisen kosteuden rajat 10 - 90 %. Laitteet eivät saa olla jatkuvassa auringon

valossa eikä niitä saa sijoittaa yli 3050 m:n korkeuteen meren pinnasta. Lisäksi

huoneilmassa ei saa olla epäpuhtauksia. [5, s. 37-38]

28

5.3 Sähkö- ja ristikytkentätilojen nykyiset ympäristöolosuhteet

5.3.1 Lämpötila

Tehtaan sähkö- ja ristikytkentätiloissa on yleensä lämpötilamittaus, joka on kytkettynä

automaatiojärjestelmään. Kaikissa tiloissa ei lämpötilamittaus ole kuitenkaan

automaatiojärjestelmässä, mutta paikallismittaus näistä tiloista useimmiten kuitenkin

löytyy. Taulukossa 8 on listattu kierroksen aikana automaatiojärjestelmästä tai

paikallismittarista luettu tilan sen hetkinen lämpötila.

Taulukko 8. Lämpötilat huoneissa, joihin tarkastelu tehtiin.

Osasto Tila Lämpötila / °C

ENVE Ristikytkentätila 21,1

EMT Ristikytkentätila 1 22,8

EMT Ristikytkentätila 2 21,3

PK1 Sähkötila 1 23

PK1 Sähkötila 2 23

PK1 Sähkötila 3 21,8

PK1 Sähkötila 4 21

PK2 Ristikytkentätila 1 23

PK2 Ristikytkentätila 2 22

PK2 Ristikytkentätila 3 20

PK2 Sähkötila -

PK2 Logiikkahuone -

PK2 Ristikytkentätila 4 22,3

PK3 Ristikytkentätila 1 23,3

PK3 Ristikytkentätila 2 25

IT-konehuone 1 21

IT-konehuone 2 20

Taulukosta 8 havaitaan, että lämpötilat ovat lähellä haluttua arvoa. Kaikki huoneet

olivat ± 4 ºC sisällä halutusta 21 ºC:sta. Kauimpana oli PK3-alueen ristikytkentätilan 25

ºC. Tuloksissa täytyy kuitenkin ottaa huomioon, että lämpötilat luettiin helmikuun

aikana. Tulokset voisivat olla huonommat, jos kierros olisi tehty esimerkiksi

heinäkuussa. Tilojen liian korkeaan lämpötilaan kesäaikana voi auttaa lämpötilan

asetusarvon muuttaminen hieman normaalia alemmaksi kesän ajaksi. Tämä ei

kuitenkaan auta, jos ilmastointia ei ole suunniteltu tarpeeksi tehokkaaksi.

29

5.3.2 Ongelmat lämpötilan ja korroosion kanssa

Erityisesti PK1- ja PK2-alueilla on ollut paljon ongelmia lämpötilojen ja korroosion

kanssa, kuten taulukosta 9 voidaan havaita. PK1-alueella on yksi erityisen

ongelmallinen sähkötila, jossa on havaittu korroosiota. Samaisessa tilassa on usein

ongelmia myös lämpötilan kanssa kesällä. Ilmastoinnin tehot eivät riitä ja lämpötila

nousee liian korkeaksi. Ilmastointia on paranneltu useaankin otteeseen, mutta se vaatii

parannuksia vieläkin. Yleistuntuma PK1-alueen sähkö- ja ristikytkentätiloihin on se,

etteivät ne täytä nykyajan automaation PC-laitteiden asettamia vaatimuksia.

Taulukko 9. Sähkö- ja ristikytkentätilojen ongelmia.

Osasto Tila Tilassa havaittuja ongelmia

ENVE Ristikytkentätila Ei ongelmia.

EMT Ristikytkentätila 1 Ei ongelmia.

EMT Ristikytkentätila 2 Ei ongelmia.

PK1 Sähkötila 1 Ilmanlaatu voisi olla parempi.

PK1 Sähkötila 2 Ilmanlaatu voisi olla parempi.

PK1 Sähkötila 3 Koneiden ilmanottoaukoissa pölyä, ilmassa

epäpuhtauksia, kesällä liian kuuma.

PK1 Sähkötila 4 Ei ongelmia.

PK2 Ristikytkentätila 1 Ei ongelmia.

PK2 Ristikytkentätila 2 Korroosio-ongelmia, kesällä liian kuuma, ilma ei ole

puhdasta.

PK2 Ristikytkentätila 3 Ilmassa epäpuhtauksia, kesällä liian kuuma, talvella

liian kylmä.

PK2 Sähkötila Korroosio-ongelmia.

PK2 Logiikkahuone Ei ongelmia.

PK2 Ristikytkentätila 4 Ei ongelmia.

PK3 Ristikytkentätila 1 Ei ongelmia.

PK3 Ristikytkentätila 2 Ei ongelmia.

IT-konehuone 1 Ei ongelmia.

IT-konehuone 2 Ei ongelmia.

PK2-alueen kaikissa sähkö- ja ristikytkentätiloissa on ongelmia lämpötilan, korroosion

tai molempien kanssa, vain muutamaa tilaa lukuun ottamatta. Ilmassa on epäpuhtauksia.

Eräässä PK2-alueen ristikytkentätilassa esimerkiksi oli havaittu prosessiaseman

tietokoneesta, että korroosio oli syönyt koneen elektroniikkakomponentit

30

käyttökelvottomaan kuntoon. Kyseisestä tietokoneesta olevat kuvat liitteessä 4

havainnollistavat, kuinka korroosioindikaattori eli kuparilevy on tummunut. Laitteen

korjaaminen olisi edellyttänyt kaikkien elektroniikkakomponenttien vaihtamisen.

Prosessiasema oli ollut ristikytkentätilassa vasta reilut kaksi vuotta.

Kyseisessä PK2-alueen ristikytkentätilassa esiintyneiden korroosio-ongelmien takia

alettiin huoneen ilmanlaatua selvittää tarkemmin. Huoneeseen laitettiin kuukauden

ajaksi reaktiivisuuden seurantaa varten kupari- ja hopealiuskoja muutamiin eri

paikkoihin. Liuskat laitettiin huoneeseen kaapin päälle, tuloilmaan ennen kemiallista

suodatinta ja sen jälkeen sekä kiertoilmaan ennen kemiallista suodatinta ja sen jälkeen.

Nämä liuskat lähetettiin analysoitavaksi Yhdysvaltoihin, mutta tuloksia ei saatu ajoissa

tähän raporttiin. Silmämääräisesti liuskoista kuitenkin havaittiin, että kemiallisten

suodattimien jälkeen huoneeseen tuleva ilma on puhdasta, mutta silti huoneessa oleva

ilma on saastunutta. Huoneeseen täytyi siis päästä saastunutta ilmaa jostain muualta

kuin tuloilmasta. Huoneessa oli ylipainetta prosessisaliin verrattuna n. 30 Pa. Selvisi

kuitenkin, että prosessisali on reilusti alipaineinen ulkoilmaan nähden. Kun mitattiin

ristikytkentätilan painetta suoraan ulkoilmaan verrattuna, selvisi, että tila olikin

alipaineinen ulkoilmaan nähden. Johtopäätös oli se, että saastunut ilma on vuotanut

ristikytkentätilaan suoraan ulkoilmasta. Yksi tilan seinistä on ulkoseinustalla. [11]

5.3.3 Ilmastointi

Kaikissa tiloissa on tulo- ja kiertoilma. Tuloilmakoje puhaltaa tilaan raikkaan ilman ja

sen avulla toteutetaan myös ylipaineistus. Tuloilma jäähdytetään tai lämmitetään

vuodenajasta riippuen. Kiertoilma jäähdytetään ja sen avulla tilan lämpötila pysyy

haluttuna. [6, s. 4] Normaalisti kiertoilma puhaltaa katonrajasta koko huoneen

leveydellä olevista aukoista. Paremmin toteutetuissa tiloissa, kuten IT-konehuoneissa,

on korotettu lattia. Tällöin kiertoilma puhaltaa tietokoneräkkien edestä lattianrajasta

kaappeihin päin, ja lämmin ilma poistuu kaapin toiselta puolelta katonrajasta. Kuvassa 1

on esitetty tällaisen toteutustavan periaate.

31

Tuloilma suodatetaan sekä mekaanisesti että kemiallisesti. Kiertoilma suodatetaan vain

mekaanisesti, koska kiertoilman oletetaan olevan jo puhdasta kemiallisesti aktiivisista

aineista. [10] Poikkeuksena on PK2-alueen eräs ristikytkentätila, jossa suodatetaan

kaapeille suoraan menevä kiertoilma myös kemiallisesti tilassa olleiden korroosio-

ongelmien takia.

5.3.4 Kemialliset ja mekaaniset suodattimet tehtaalla

Tilanne kemiallisten ja mekaanisten suodattimien osalta on hieman sekava. Ei ole

olemassa tarkkaa listaa, missä esimerkiksi suodattimia on ja missä ei ole. Asioista on

myös ristiriitaista tietoa. Toisaalla sanotaan, että kaikissa tehtaan sähkö- ja

ristikytkentätiloissa on kemialliset suodattimet, ja toisaalla taas sanotaan, että kaikissa

tiloissa ei ole suodattimia. Nykyajan sähkölaitteet ovat kuitenkin niin herkkiä, että

jonkinlaista suodatinjärjestelmää on käytettävä. [10; 11]

SAPPIssa käytetään tyypillisesti EU7- ja EU9-tason hienosuodattimia tuloilmassa.

Suositeltava suodatintyyppi on tavallisesti pussisuodatin. Laitteissa, joissa sen käyttö on

mahdotonta, voidaan käyttää kertakäyttöisiä pahvikehyksellisiä

tasosuodatinelementtejä. [6, s. 9]

Mekaanisten suodattimien käytössä on kuitenkin myös ongelmia. Käytössä on paljon

erilaisia suodatintyyppejä, joilla on erilaisia ominaisuuksia. Käytössä on mm.

suodattimia, jotka aiheuttavat liian suuren paine-eron. Nämä suodattimet ovat myös

kalliimpia, vaikka niiden vaihtoväli onkin pidempi. On myös käytössä

lasikuitusuodattimia, joiden ominaisuudet eivät ole sopivia esimerkiksi silloin, jos

ilmastointikojetta joudutaan sammuttamaan ja käynnistämään uudelleen. Tällöin

suodatin päästää helposti lävitseen siihen kerääntynyttä pölyä. [11]

Kemiallista suodatusta käytetään ulkoilmasta otettavan tuloilman puhdistamisessa.

Kiertoilman oletetaan jo olevan puhdasta kemiallisesti reaktiivisista aineista. Yhdessä

tehtaan sähkötilassa suodatetaan kemiallisesti myös kiertoilma siellä olleiden korroosio-

ongelmien takia. Mekaaninen suodatus on kaikkialla sekä tulo- että kiertoilmassa. Kun

32

on käytössä kemiallinen suodatus, suodatetaan tehtaan ilma SAPPIn oman standardin

mukaisesti ennen kemiallista suodatinta EU7-tason mekaanisella suodattimella ja EU9-

tason mekaanisella suodattimella kemiallisen suodattimen jälkeen. Laitetoimittajan

suositus ennen kemiallista suodatinta on EU5-tason mekaaninen suodatus, mutta

käytössä on EU7, koska sen uskotaan parantavan kemiallisten suodattimien elinaikaa,

mikä säästäisi rahaa. [10, 11] LVI-ohjekortti LVI 31-10237 kuitenkin ohjeistaa

mekaaniseksi suodatintyypiksi ennen kemiallista suodatinta EU8-tasoista suodatinta

[19, s. 2].

SAPPIn kemiallisissa suodattimissa käytetään pääsääntöisesti Purafil® Select -

suodatusmassaseosta. Se koostuu alumiinioksidista ja on kehitetty Chemisorbant-

suodatusmassasta. Purafil® Select on tarkoitettu erityisen rankkoihin olosuhteisiin

pidentämään suodattimien huoltoväliä. Tämä suodatusmassaseos soveltuu laajalle

joukolle eri kaasuja. Sen pidätyskyky alla oleville kemiallisille yhdisteille on vähintään

seuraava:

- Rikkivety: 12,0 % suodatusmassan painosta.

- Rikkidioksidi: 6,0 % suodatusmassan painosta.

- Typen oksidit: 4,2 % suodatusmassan painosta.

- Formaldehydi: 2,1 % suodatusmassan painosta. [26, s. 1-2]

Purafil® Select -suodatusmassan dokumentoidut suoritusarvot mahdollistavat parhaat

ratkaisumallit eri ongelmiin. Suodatusmassa on tarkoitettu erityisesti teollisuus-

ympäristöön, jossa rikkivety ja rikkidioksidi ovat suurimpia ilmanlaatuongelmien

aiheuttajia. Elinikäanalyysin avulla voidaan suunnitella suodatusmassan vaihtohetki ja

optimoida suodattimen huollot. [26, s. 1-2]

Kuva 4. Purafil®

Select -kemiallista suodatusmassaa.

33

5.3.5 Suodattimien ennakkohuollot

Ilmastoinnin ja sitä kautta suodattimien ennakkohuolto Kirkniemen tehtaalla kuuluu

ylläpitoryhmille tai tehdaspalvelulle tai se on ulkoistettu Metsolle, riippuen mistä

tehtaan osasta puhutaan. Mekaanisten suodattimien vaihto tapahtuu paikallisen paine-

eromittauksen tai silmämääräisen tarkistuksen mukaan. Vaihto tehdään viimeistään

paine-erokytkimen hälytyksen perusteella, vaikka ne pyritäänkin vaihtamaan jo

aikaisemmin. Kaikkialla ei kuitenkaan ole käytössä edes paine-erokytkintä, jolloin

suodattimien vaihdot tehdään ainoastaan silmämääräisen tarkistuksen perusteella. [6, s.

9; 10]

Kemiallisten suodattimien ennakkohuollosta on sopimus Climecon Oy:n kanssa.

Suodatinkennojen massasta otetaan näyte, joka lähetetään Yhdysvaltoihin

elinikäanalyysiin. [10] Analyysista saadaan liitteen 5 mukainen raportti, josta nähdään

ennuste, kuinka kauan massa vielä kykenee sitomaan kaasumaisia saasteita. Raportissa

kerrotaan myös, kuinka kauan massa on jo ollut käytössä, ja ennustetaan massan elinikä

sekä vaihtohetki. Lisäksi raportissa annetaan ajankohta uuden näytteen ottamiselle.

Liitteen 5 kuvasta 1 näkee, kuinka suodatusporras 1 toimii vielä yli 12 kuukautta, mutta

suodatusporras 2 on elinikänsä lopussa ja tulisi vaihtaa heti.

Kun suodatusmassan vaihto on ajankohtainen, Climecon Oy lähettää tarjouksen uudesta

suodatinkennosta, ja tarjouksen hyväksymisen jälkeen he tuottavat sen tehtaalle.

Suodatinkennon vaihdon toteuttavat ylläpitoryhmät tai tehdaspalvelu tai se on

ulkoistettu Metsolle, riippuen alueesta. Suodatinmassat vaihdetaan noin kerran kahdessa

vuodessa, ja vaihto maksaa noin 3000 € / ilmastointikoje. Kemiallisten suodattimien

vaihtoväleissä on luotettava Climeconiin, koska muuta tietoa ei asiasta ole saatavilla.

Markkinoilla on runsaasti tuotteita tarjolla, mutta vain muutamat ovat vakavasti

otettavia. Ennakkohuoltojärjestelmä toimii hyvin ja luotettavasti Climecon Oy:n kautta.

[10]

34

5.3.6 Muut ympäristöolosuhteet

Sähkö

Kaikille automaation PC-laitteille on UPS-syöttö lyhyiden sähkökatkojen varalle. UPS:t

sijaitsevat muutamissa sähkötiloissa eri puolilla tehdasta, ja niistä on syötöt tiloihin,

joissa ei ole omaa UPSia.

Paloturvallisuus

Tehtaalla on oma tehdaspalokunta, joka nopeuttaa sammutustyötä huomattavasti

tulipalon sattuessa. Kaikki kierrokseen kuuluneet sähkö- ja ristikytkentätilat ovat

tehtaan palohälytysjärjestelmässä. Tilasta saadaan palohälytys välittömästi palon

sytyttyä. Lisäksi tiloissa on yleensä jauhe- tai hiilidioksidikäsisammuttimet. Näitä ei

kuitenkaan joka tilasta löydy. Joissain tiloissa on myös lisäksi palohälytyspainike. IT-

konehuoneissa on automaattinen Argonite-sammutusjärjestelmä. Tulipalon sattuessa

tilaan syötetään kaasua, joka syö kaiken hapen, jolloin tulipalo tukehtuu.

Huoneiden siisteys

Sähkö- ja ristikytkentätilojen siivous ei ole riittävän tehokasta. Ennen siivouksien

ulkoistamista tilat kuuluivat ennakkohuoltolistaan. Sähkötilojen siivoukseen koulutetut

talon omat siivoojat hoitivat siivouksen säännöllisesti. Nykyään siivous kuuluu

ylläpitoryhmien omalle vastuulle, tai siivous pitää tilata erikseen, kun siihen on tarvetta.

Tämän takia siivous jää usein tekemättä ja hoidetaan vasta, kun huoneessa on jo todella

pölyistä.

Kierroksen perusteella joissain huoneissa lattiat olivat todella pölyisiä. Useimmat

huoneet olivat kuitenkin kohtalaisen siistejä. Monissa huoneissa oli kuitenkin paljon

”ylimääräisiä” tavaroita lattioilla ja pöydillä, mikä lisää epäsiisteyttä ja on turhaa

palokuormaa.

35

Kulunvalvonta, kulkuluvat

Melkein kaikki sähkö- ja ristikytkentätilat ovat lukittuina, ja niihin pääsee sisään

sähkötilojen avaimella. Tämä avain on erittäin monella tehtaan työntekijöistä. Yhdellä

alueella sekä kahdessa ylläpidon toimistotilojen yhteydessä sijaitsevissa sähkötiloissa

oli kuitenkin ovet lukitsematta.

IT-konehuoneisiin kulkua seurataan. Toiseen tilaan pääsee vain erillisellä avaimella,

joka kuitataan otetuksi käyttöön ja käytön jälkeen se palautetaan. Toiseen tilaan kulku

on vain IT-osaston kautta ja avain pitää noutaa IT-henkilöstöltä.

Ylipaineistus

Suurimmassa osassa tiloista ei ole mittausta ylipaineen osoittamiseksi, mutta joissain

tiloissa on paikallismittari. Niistä havaittiin, että vain kolmessa tilassa kierretyistä 17

tilasta oli asianmukainen ylipaine mittauksineen. Yhdessä EMT-alueen

ristikytkentätilassa oli kuitenkin jopa 5 Pa alipainetta. Muissa tiloissa ei ollut mittausta.

Ylipaineistuksen toteuttaminen on hankalaa. Tuloilma ei helposti riitä takaamaan

riittävää ylipainetta. Jos huoneessa on yksikin tukkimaton aukko, esim. kaapelin

läpivienti tms., ei ylipainetta saada toteutettua. Joskus on myös havaittu, että

operaattorit ovat sammuttaneet tuloilmakojeen, jolloin ylipainetta ei pääse

muodostumaan.

Tietoturva

Tietoturva on Internetin osalta kunnossa tehtaalla. Tietokoneiden käytössä on kuitenkin

pieni ongelma. Kuka tahansa, jolla on sähkötilojen avain, pääsee käsittelemään sähkö-

ja ristikytkentätiloissa sijaitsevia automaation PC-laitteita. Joitain koneita pääsee

käyttämään ilman minkäänlaisia salasanoja. Joihinkin koneisiin tarvitaan kuitenkin

salasana, joka on tehtaan sisällä yleensä hyvin tiedossa. Parannusehdotuksena tähän

36

voisi olla tietokoneiden lukitseminen normaalisti käytön jälkeen. Jokainen kirjautuisi

koneille omilla tunnuksillaan, jolloin nähtäisiin jälkeenpäin, kuka on tehnyt muutoksia.

5.4 Muita huomioita kierrokselta

Kosteutta ei mitata eikä säädetä missään tehtaan sähkö- ja ristikytkentätilassa. Kosteus

on kuitenkin merkittävässä osassa korroosion kiihdyttäjänä. Vaikka kosteutta ei ole

tiloissa erityisesti havaittukaan, voisi sen mittaaminen olla aiheellista ainakin

kriittisimmissä tiloissa. Kosteuden säätö on ongelmallista, mutta olisi ainakin hyvä

tietää varmuudella, missä kosteuden suhteen mennään.

Tehtaan sähkö- ja ristikytkentöjen ilmanlaadusta tulisi tehdä perusteellinen tutkimus.

Tulisi selvittää, mitkä kaasut aiheuttavat ongelmia ja miten niitä vastaan voidaan

suojautua entistä tehokkaammin. Lisäksi tulisi laajemmin selvittää, mitkä tilat ovat

erityisen ongelmallisia ja olisiko niiden tilojen PC-laitteita mahdollista keskittää esim.

IT-konehuoneisiin, joissa on paremmat olosuhteet, tai onko tilan ympäristöolosuhteita

mahdollista parantaa.

Ilmanlaatua alettiinkin selvittäää tehtaalla PK2-alueen ristikytkentätilassa tehdyn

reaktiivisuusmittauksen yhteydessä, kun tehtaalle hankittiin myös siirrettävä

reaaliaikainen korroosiota mittaava OnGuard 3000 -mittalaite. Laitteella voidaan mitata

myös lämpötilaa ja kosteutta. Tiedot tallentuvat tunnin välein mittalaitteelle, ja

myöhemmin mittaustulokset voidaan siirtää tietokoneelle analysoitavaksi. [25]

Laitetta testattiin PK2-alueen samassa ristikytkentätilassa, jossa korroosio-ongelmia on

havaittu. Laitetta pidettiin tilassa lähes kolme vuorokautta ja saatiin liitteessä 6 olevien

kuvan ja taulukon mukaiset tulokset. Mittauksen tuloksista havaitaan, että lämpötila oli

23,5 ºC:n ja 24,3 ºC:n välissä koko näytteenottoajan. Suhteellinen kosteus taas vaihteli

20 %:n ja 28 %:n välissä, mikä on 12 - 20 % vähemmän kuin haluttu 40 %:n

suhteellinen kosteus. Laitteen kuparianturi näytti 0 - 2 ångströmin korroosion lisäystä ja

hopea-anturi näytti 0 - 7 ångströmin korroosion lisäystä. Hopea-anturin kumulatiivinen

mittaus nousi 10 ångströmiin. Tämäkin mittaus siis osoitti, että huoneessa on

37

korroosiota aiheuttavia kaasuja. Mittaustuloksissa on otettava huomioon, että PK1 ei

ollut tuotannolla, joten se todennäköisesti vähensi korroosiota aiheuttavien kaasujen

määrää ilmassa. [14]

5.5 Konekannan kartoitus

Työhön kuulunut kierros SAPPI Kirkniemen paperitehtaan 17 sähkö- ja

ristikytkentätilassa sisälsi konekannan kartoituksen. Tämä toteutettiin tekemällä lista

jokaisen huoneen automaation PC-laitteista. Lisäksi listassa arvioitiin jokaisen koneen

kriittisyyttä tuotannon kannalta. Näistä muodostettiin jokaiselle huoneelle konekortti,

joista nähdään tiloissa olevat automaation PC-laitteet ja niiden kriittisyydet.

Konekorttien avulla pystytään helpommin analysoimaan, missä on kriittisiä laitteita,

jotka mahdollisesti tarvitsevat siirron parempiin tiloihin tai muuten paremmat

olosuhteet. Tässä raportissa ei kuitenkaan anneta tarkkoja listoja tietokoneista ja

huoneista, joihin katsaus tehtiin. Liitteessä 7 on kuitenkin yleisellä tasolla listaus,

minkälaisia koneita huoneissa oli ja mikä on niiden kriittisyys tuotannon kannalta.

38

6 Yhteenveto

Tämä selvitystyö oli ensimmäinen osuus SAPPI Finland I Oy:n selvitystä, jossa

pyritään löytämään ratkaisu automaation PC-laitteiden vaatimien ympäristöolosuhteiden

saavuttamiselle. Tämän työn päätarkoituksena oli selvittää laitteiden vaatimukset lakien,

standardien ja muiden ohjeiden mukaan. Tärkeänä osana työhön kuului automaation

järjestelmätoimittajien asettamat vaatimukset toimittamilleen laitteille. Työhön kuului

myös selvitys tehtaan ympäristöolosuhteiden nykytilasta ja automaation PC-

laitekannasta osassa tehtaan sähkö- ja ristikytkentätiloissa.

Selvitystyö koostui kahdesta osasta. Ensin kerättiin tietoa eri lähteistä, kuten

standardeista, automaation laitetoimittajilta, vanhoista insinööritöistä, Internetistä jne.

Tiedoista koottiin automaation PC-laitteiden vaatimat ympäristöolosuhteet. Toisessa

osassa tehtiin SAPPIn Kirkniemen tehtaan joissain sähkö- ja ristikytkentätiloissa

empiirisenä tutkimuksena havainnoimalla, mikä on ympäristöolosuhteiden nykytila, ja

tiloista listattiin automaation PC-laitekanta ja niiden kriittisyys tuotannolle.

Tärkeimmät ympäristöolosuhteet automaation PC-laitteille ovat lämpötila, kosteus sekä

ilmanlaatu. Lämpötilan tulee olla 21 ºC, suhteellisen kosteuden 40 % ± 5 % ja ilman

tulee olla puhdasta mekaanisesti ja kemiallisesti aktiivisista aineista. Mekaanisesti

aktiivisia aineita ovat mm. pöly ja hiekka. Kemiallisesti aktiivisia aineita ovat mm.

korroosiota aiheuttavat kaasut, kuten rikkidioksidi ja rikkivety. Muita tärkeitä

ympäristöolosuhteita ovat sähkö- ja ristikytkentätilojen yleinen siisteys ja

paloturvallisuus, sähkön saannin varmistaminen, kulunvalvonta sekä tietoturva.

Suurimmat ongelmat ympäristöolosuhteiden vaatimusten täyttämiseen ovat

lämpötilasäädön ja korroosiota aiheuttavien kemiallisesti aktiivisten aineiden

aiheuttamat ongelmat. Monissa sähkö- ja ristikytkentätiloissa on kesäisin liian kuuma, ja

joissain tiloissa taas voi olla liian kylmä talven aikana. Tähän on useimmiten syynä

alimitoitettu ilmastoinnin tehokkuus. Paperiteollisuuden valmistusprosessin yhteydessä

muodostuu korroosiota aiheuttavia kaasuja. Näitä kaasuja vastaan joudutaan

suojautumaan kemiallisten suodattimien avulla riittävän ilmanlaadun takaamiseksi.

39

Kemiallisten suodattimien tehokkaan käytön edellytyksenä olisi tunnistaa kaasut, joita

vastaan halutaan suojautua, koska eri suodatusmassat erottavat parhaiten eri kaasuja.

Yksi tehtaalla esiintyvistä tämän hetken ongelmista on, ettei tarkkaan tiedetä, mitkä ovat

ongelmia aiheuttavat kaasut.

Selvitystyön tuloksena tehtyjä parannusehdotuksia olivat korroosion kannalta kriittisen

kosteuden mittaaminen sähkö- ja ristikytkentätiloista. Tämän avulla voitaisiin varmasti

tietää, onko kosteudella osallisuutta havaittuihin korroosiotapauksiin. Automaation PC-

laitteiden tietoturvaa voitaisiin parantaa lukitsemalla tietokoneet käytön jälkeen, ja

jokainen kirjautuisi koneille omilla tunnuksillaan, jolloin nähtäisiin jälkeenpäin, kuka

on konetta käyttänyt ja tehnyt muutoksia ym. Tehtaan sähkö- ja ristikytkentätilojen

ilmanlaadusta olisi tehtävä tutkimus, että tiedettäisiin tarkasti ongelmia aiheuttavat

kaasut ja osattaisiin paremmin suojautua niitä vastaan.

Tämän työn tuloksena tiedetään automaation PC-laitteiden vaatimat

ympäristöolosuhteet. Työn tuloksena luotiin tehtaalla kierretyistä sähkö- ja

ristikytkentätiloista huone- ja konekortit. Huonekortista nähdään tilan ilmastoinnin

perusasiat, minkälainen on tilan mekaaninen ja kemiallinen suodatus, mitä aineita

vastaan ne ovat ja mistä suodatusmassoista otetaan näytteet. Huonekortista nähdään

myös tilan kulunvalvonta ja kulkulupa sekä paloturvallisuusasiat ja lisäksi vielä tilassa

olevien automaation PC-laitteiden sähkön saannin varmistaminen. Konekortista taas

nähdään tilassa olevat automaation PC-laitteet ja niiden kriittisyys tuotannon kannalta.

Näiden avulla voidaan helpommin tehdä päätöksiä, mistä tiloista ja mitä automaation

PC-laitteita tulisi keskittää IT-konehuoneisiin, joissa ympäristöolosuhteet ovat

paremmat ja edullisempi ylläpitää.

Tätä selvitystyötä tullaan jatkamaan toisella osalla, joka voisi olla aiheena

automaatiotekniikan tai vastaavan teknisen alan opiskelijan insinöörityölle syksyn 2010

aikana. Työssä tullaan selvittämään mm., mitkä PC-laitteet voitaisiin keskittää IT-

konehuoneisiin, mitä tällainen laitteiden siirto vaatii ja millaisia muutoksia jo olemassa

oleviin sähkö- ja ristikytkentätiloihin tulisi tehdä, että ne täyttäisivät vaadittavat

ympäristöolosuhdevaatimukset.

40

Lähteet

1 SAPPI. (WWW-dokumentti) SAPPI Limited.

<http://www.sappi.com/SappiWeb/Home+Page>. Luettu 9.3.2010.

2 Piispanen, Markku. Myyntipäällikkö, Paper Mill Automation, ABB, Helsinki.

Sähköposti 2.2.2010.

3 SFS-EN 60721-3-3. Ympäristöolosuhteiden luokitus. Osa 3: Ympäristötekijöiden

olosuhderyhmien ja niiden rasitusasteiden luokitus. Luku 3: Kiinteä asennus säältä

suojatuissa tiloissa. Helsinki: Suomen Standardisoimisliitto, 2004.

4 Experion PKS. Automaatiojärjestelmän ympäristöolosuhteet. Kuopio: Honeywell

Oy, 2007

5 HP ProLiant DL785 Generation 6 (G6). QuickSpecs. (WWW-dokumentti). Hew-

lett-Packard Development Company, L.P. <http://h18000.www1.hp.com/products/

quickspecs/13432_div/13432_div.PDF>. Päivitetty 16.2.2010. Luettu 19.4.2010.

6 Lindgren, Juhani. Tekninen standardi, ilmastointi. Ilmastoinnin laitevalinta ja

toteutusohjeet. Lohja: SAPPI Finland I Oy, 2008.

7 Metso DNA CR. Environmental conditions. Metso Automation Oy.

8 Järjestelmäohje. Vakioilmastointikoneet. (WWW-dokumentti). Kojacool Oy.

<http://koja.captesting.net/data/File/jaahdytys/jarjestelmat/jarjestelmaohje5.pdf>

2004. Luettu 8.3.2010.

9 PSK 2002. Sähkötilat enintään 1000 V. 2. painos. Helsinki: PSK

Standardisointiyhdistys ry, 2002.

10 Lindgren, Juhani. Suunnittelija, SAPPI Finland I Oy, Lohja. Keskustelu 23.2.2010.

11 Kottonen, Niko. Ilmastointihuoltomies, SAPPI Finland I Oy, Lohja. Keskustelu

2.3.2010.

12 Godaert, Werner. Computer room requirements. SAPPI Europe SA, 2009.

13 IT physical security procedure. Rev. No. 2. SAPPI Fine Paper Europe, 2005.

14 Leinonen, Harri. Projekti-insinööri, SAPPI Finland I Oy, Lohja. Sähköposti

26.3.2010 ja 16.4.2010.

15 Hallamäki, Martti. Sähkötyöturvallisuuskurssi SFS6002. 2. painos. Kurssimoniste.

(WWW-dokumentti). <http://www.hallamaki.fi/index_files/sfs6002.pdf>. Päivitetty

1.3.2009. Luettu 1.4.2010.

41

16 Tyynelä, Markku. Teollisuusautomaation tietoturva. (WWW-dokumentti.) Metso

Automation. <http://koti.mbnet.fi/asaf/Toimittajannakokulma.pdf>. Luettu

1.4.2010.

17 Lehtimäki, Matti. Suodatustekniikat ja niiden rooli pienhiukkasongelmien

torjunnassa. (WWWdokumentti).VTT.<http://www.kuopioinnovation.fi/upload/

7015440590904d38e35615ff0672d21c/Asiakirjat/IIT-seminaari_10.11.2008/

9_Suodatustekniikat_Matti_Lehtimaki.pdf>. Päivitetty 10.11.2008. Luettu

26.1.2010.

18 Kemialliset suodatinmateriaalit. (WWW-dokumentti.) Halton Clean Air.

<http://www.halton.com/halton/cleanair/fi/cms.nsf/pages/14C9947C800FD9E7C22

5718B003DF14E?opendocument>. Luettu 8.4.2010.

19 LVI31-10237 ohjetiedosto. Sähkö- ja elektroniikkatilojen ilmastointi. Kemiallisen

suodattimen valinta. Helsinki: Suomen Rakennuttajaliitto ry & Rakennustietosäätiö

ja LVI-Keskusliitto, 1995.

20 Muller, Christopher. Control of corrosive gases to avoid electrical equipment

failure. Doraville: Purafil, Inc., 1999.

21 Hienonen, Risto & Lahtinen, Reima. Korroosio ja ilmastolliset vaikutukset

elektroniikassa. Espoo: VTT, 2007.

22 Daruwalla, Hoshi & Garg, Vikas. Quartz crystal-based monitoring ties well with

total solution architecture. Purafil, Inc. & Tata-Honeywell Ltd.

23 2001 ASHRAE® handbook, fundamentals. SI Edition. Atlanta: American society

of heating, refrigerating, and air-conditioning engineers, Inc., 2001.

24 Product bulletin 4 the OnGuard® continuous corrosion transmitter. Doraville:

Purafil, Inc., 2006.

25 Product bulletin 4 OnGuard® 3000 for industrial applications. Doraville: Purafil,

Inc., 2006.

26 Purafil® Select kemiallinen suodatusmassa. Helsinki: Climecon Oy, 2000.

Liite 1: Nykytilan selvittämisessä käytetty dokumentti 42

Pvm Lämpötila

Osasto Kosteus

Tilan nimi

Huomioita

Ilmastointi

Jäähdytys/lämmitys

Onko ongelmia kesä/talvi

Mekaaninen suodatus

Kemiallinen suodatus

Niiden ennakkohuolto

Toimiiko suodatus

Ilmanlaadun seuranta

Onko mittauksia

Sähkö

Paloturvallisuus

Huoneen siisteys

Kulunvalvonta, kulkuluvat

Ylipaineistus

Tietoturva

Tilassa olevat automaation PC-laitteet, niiden kriittisyys ja arvo liiketoiminnalle, riskit

esim. jos kone kaatuu, kuinka nopeasti saadaan pystyyn, miten vaikuttaa tuotantoon

Tietokoneet Kriittisyys

Mitä tilaan liittyviä mittauksia on automaatiojärjestelmässä

Muita huomioita

Liite 2: Huonekortin pohja 43

Tila

Värikoodit:

Vaatimukset eivät täyty

Jotain parannettavaa on

Täyttää vaatimukset

Onko kun-nossa Muuta

Ilmastointi

- perusasiat

- mekaaninen suodatus

- kemiallinen suodatus

- mitä kaasuja vastaan massat ovat

- mistä massoista otetaan näytteet

Sähkön varmistaminen

Kulunvalvonta, kulkuluvat

Paloturvallisuus

Liite 3: Konekortin pohja 44

Tila

Kriittisyyden värikoodit:

Kriittinen, pysäyttää tuotannon 0-5 tunnissa.

Ei välitöntä vaikutusta tuotantoon.

Ei vaikuta tuotantoon.

Tietokoneet Kriittisyys Muuta

Liite 4: Korroosion aiheuttama syöpyminen 45

Kuva 1. Prosessiasema, johon korroosio on iskenyt. Korroosioindikaattori näkyy

kuvassa ylhäällä, niitattuna mustan laatikon kylkeen.

Kuva 2. Prosessiaseman korroosioindikaattori eli kuparilevy, joka on ollut korroosion

vaikutuksen alaisena ja tummunut.

Liite 5: Kemiallisen suodattimen elinikäanalyysin tulokset 46

Kuva 1. Esimerkki kemiallisen suodattimen elinikäanalyysin tuloksista.

Liite 5: Kemiallisen suodattimen elinikäanalyysin tulokset 47

Kuva 2. Esimerkki kemiallisen suodattimen elinikäanalyysin tuloksista.

Liite 6: OnGuard 3000 -mittalaitteen mittaustulokset 48

Kuva 1. PK2-alueen ristikytkentätilassa olleen OnGuard 3000 -mittalaitteen tulokset

lähes kolmen vuorokauden mittauksen jälkeen. [14]

Liite 6: OnGuard 3000 -mittalaitteen mittaustulokset 49

Taulukko 1. Mittaustulokset. [Muokattu lähteestä 14].

Lämpötila Kosteus Kupari Hopea

Näyte Pvm Aika °C % X1_C X1_I X2_C X2_I

1 12.4.2010 15 21 23.8 26 0 0 0 0

2 12.4.2010 16 22 23.8 26 0 0 0 0

4 12.4.2010 18 24 23.8 26 0 0 0 0

5 12.4.2010 19 25 23.8 25 0 0 0 0

7 12.4.2010 21 27 23.8 24 0 0 0 0

8 12.4.2010 22 28 23.8 24 0 0 1 1

10 13.4.2010 0 30 23.8 24 0 0 1 1

11 13.4.2010 1 31 23.5 24 0 0 1 1

13 13.4.2010 3 33 23.5 25 0 0 1 1

14 13.4.2010 4 34 23.5 25 0 0 1 1

16 13.4.2010 6 36 23.7 25 0 0 1 1

17 13.4.2010 7 37 23.7 25 0 0 1 1

19 13.4.2010 9 39 23.8 26 0 0 1 1

20 13.4.2010 10 40 23.9 26 0 0 1 1

22 13.4.2010 12 42 24 26 0 0 1 1

23 13.4.2010 13 43 23.9 27 0 0 1 1

25 13.4.2010 15 45 23.8 27 1 1 1 1

26 13.4.2010 16 46 23.8 28 1 1 1 1

28 13.4.2010 18 48 23.8 27 1 1 1 1

29 13.4.2010 19 49 23.9 28 1 1 1 1

31 13.4.2010 21 51 24 28 1 1 0 0

32 13.4.2010 22 52 23.9 28 1 1 0 0

34 14.4.2010 0 54 24 28 2 2 0 0

35 14.4.2010 1 55 24 27 2 2 1 0

37 14.4.2010 3 57 24 26 2 2 1 0

38 14.4.2010 4 58 24 25 2 2 1 0

40 14.4.2010 7 0 24.1 25 2 2 2 1

41 14.4.2010 8 1 24.3 24 2 2 2 1

43 14.4.2010 10 3 24.1 23 2 2 3 2

44 14.4.2010 11 4 24.2 23 2 2 3 2

46 14.4.2010 13 6 24.3 22 2 2 3 2

47 14.4.2010 14 7 24.3 21 2 2 4 3

49 14.4.2010 16 9 24.2 21 2 1 4 3

50 14.4.2010 17 10 24.2 21 2 1 4 3

52 14.4.2010 19 12 24.2 21 2 1 5 4

53 14.4.2010 20 13 24.1 21 1 0 5 5

55 14.4.2010 22 15 24.1 21 1 0 6 6

56 14.4.2010 23 16 24 21 1 0 6 6

58 15.4.2010 1 18 24 22 1 0 7 6

59 15.4.2010 2 19 24.2 21 1 0 7 6

61 15.4.2010 4 21 24 21 1 0 8 7

62 15.4.2010 5 22 23.9 21 1 0 8 6

64 15.4.2010 7 24 24.1 20 1 0 8 6

65 15.4.2010 8 25 24.1 20 1 0 9 6

67 15.4.2010 10 27 24.2 21 1 0 9 6

68 15.4.2010 11 28 24 22 1 0 10 7

70 15.4.2010 13 30 23.7 23 1 0 10 6

Liite 7: Automaation PC-laitteita ja niiden kriittisyyksiä 50

Taulukko 1. Automaation yleisimpiä PC-laitteita paperitehtaalla ja niiden arvioituja

kriittisyyksiä.

Tietokoneet Kriittisyys

Sovellusasemat

Operointi onnistuisi sovellusaseman kaatuessa,

mutta vianhaku ja ylläpidon toiminta

vaikeutuisivat.

Operointiasemat Ei heti kriittinen tuotannolle. Jos useampi

operointiasema kaatuu, voi pysäyttää tuotannon.

Prosessiasemat

Prosessiaseman kaatuessa tuotantu pysähtyy

välittömästi.

Hälytysasemat Ei estä tuotantoa, mutta hälytyksiä ei tule. Voi olla

kriittinen vikatilanteessa.

Erilaiset serverit, kuten

- järjestelmäserverit

Pyörittävät automaatiojärjestelmiä. Normaalisti

kahdennettuja, ovat kriittisiä.

- HIC-serverit

Hälytysten ja datan keruujarjestelma. Ei estä

tuotantoa.

- OPC-serverit OPC-serverin kaatuessa datan keruu lopppuu.

- EAS-serverit Ei välittömän kriittinen.

- RHS-serverit

Estää etäyhteyksien käytön. Ei kriittinen tuotannon

kannalta.

- erilaiset client-serverit

- huoltoserverit Vaikeuttaa ylläpidon toimintaa.

Backup/buggeri-asemat Jos asemia tarvitsee nostaa uudelleen pystyyn, ei

saada backuppeja käyttöön.

Mittausjärjestelmien PC:t

Paperin laadun seuranta- ym. mittaukset eivät

onnistu. Paperin tuotanto voi keskeytyä, jos sen

laatua ei pystytä mittaamaan.

Huoltopäätteet Vaikeuttaa ylläpidon toimintaa.

Kunnonvalvontajärjestelmät Vaikeuttaa ylläpidon toimintaa.

WIS-järjestelmän PC:t Paperin laadun seuranta ei onnistu. Voi estää

paperintuotannon.

Toimistoverkon työasemia -

Honeywell PKS-demolaite Koulutus ja harjoittelukäytössä. Tarvittaessa saadaan

varaosia.

ym.